Том 23, номер 09, статья № 2

Аннотация:

Рассмотрена проблема распространения мощных фемтосекундных лазерных импульсов в режиме самофокусировки и образования филаментов. Проведен сравнительный анализ основных параметров филаментов, формирующихся в лазерном пучке в двух физически различных средах: атмосферном воздухе и воде. Установлено, что кардинальные различия в оптических параметрах воды и воздуха, и прежде всего в величинах коэффициентов керровской нелинейности, хроматической дисперсии и фотоионизации молекул среды, приводят к изменению ключевых характеристик образующихся в канале пучка световых и плазменных филаментов.

Ключевые слова:

фемтосекундное лазерное излучение, атмосфера, вода, фотоионизация, оптический пробой, филаментация

Список литературы:

1. Berge L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P. Ultrashort filaments of light in weakly-ionized, optically-transparent media // arXiv: Physics 0612063v1. 2007.
2. Couairon A., Myzyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441, N 2-4. P. 47-189.
3. Kasparian J., Wolf J.-P. Physics and applications of atmospheric nonlinear optics and filamentation // Opt. Express. 2008. V. 16, N 1. P. 466-493.
4. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. С. 205-228.
5. Liu Y., Houard A., Prade B., Akturk S., Mysyrowicz A. Terahertz radiation source in air based on bifilamentation of femtosecond laser pulses // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99, N 13. 135002.
6. Brodeur A., Chin S.L. // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. P. 4406.
7. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20, N 1. P. 73-75.
8. Nibbering E.T.J., Franco M.A., Prade B.S., Grillon G., Le Blanc C., Mysyronicz A. Measurement of the nonlinear refractive index of transparent materials by spectral analysis after nonlinear propagation // Opt. Commun. 1995. V. 119. P. 479.
9. Akozbek N., Scalora M., Bowden C.M., Chin S.L. White-light continuum generation and filamentation of ultra-short laser pulses in air // Opt. Commun. 2001. V. 191. P. 353-362.
10. Schwarz J., Diels J.-C. Analytical solution for UV filaments // Phys. Rev. A. 2001. V. 65. 013806.
11. Nibbering E.T.J., Curley P.F., Grillon G., Prade B.S., Franco M.A., Salin F., Mysyrowicz A. Conical emission from self-guided femtosecond pulses in air // Opt. Lett. 1996. V. 21, N 1. P. 62-64.
12. Kandidov V.P., Kosareva O.G., Brodeur A., Chien C.Y., Chin S.L. Conical emission from laser-plasma interactions in the filamentation of powerful ultrashort laser pulses in air // Opt. Lett. 1997. V. 22, N 17. P. 1332-1334.
13. Brabec T., Krausz F. Nonlinear optical pulse propagation in the single-cycle regime // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. P. 3282-3285.
14. Porras M.A. Diffraction effects in few-cycle optical pulses // Phys. Rev. E. 2001. V. 65. 026606.
15. Tzortzakis S., Prade B., Franco M., Mysyrowicz A. Time-evolution of the plasma channel at the trail of a self-guided IR femtosecond laser pulse in air // Opt. Commun. 2000. V. 181, N 1-3. P. 123-127.
16. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.
17. Келдыш Л.В. Ионизация в поле сильной электромагнитной волны // Ж. эксперим. и теор. физ. 1964. Т. 47, № 5. С. 1945-1956.
18. Делоне Н.Б., Крайнов В.П. Нелинейная ионизация атомов лазерным излучением. М.: Физматлит, 2001. 311 c.
19. Talebpour A., Yang J., Chin S.L. Semi-empirical model for the rate of tunnel ionization of N2 and O2 molecule in an intense Ti:sapphire laser pulse // Opt. Commun. 1999. V. 163, N 1-3. P. 29-32.
20. Переломов А.М., Попов В.С., Терентьев М.В. Ионизация атомов в переменном электрическом поле // Ж. эксперим. и теор. физ. 1966. Т. 50, № 5. С. 1393-1397.
21. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Режим нестационарного самовоздействия острофокусированного мощного фемтосекундного лазерного импульса в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 9. С. 793-802.
22. Vogel A., Noack J., Nahen K., Theisen D., Busch S., Parlitz U., Hammer D.X., Noojin G.D., Rockwell B.A., Birngruber R. Energy balance of optical breakdown in water at nanosecond to femtosecond time scales // Appl. Phys. B. 1999. V. 68. P. 271-280.
23. Sprangle P., Penano J.R., Hafizi B. Propagation of intense short laser pulses in the atmosphere // Phys. Rev. E. 2002. V. 66. 046418.
24. Землянов А.А., Гейнц Ю.Э. Интегральные параметры мощного фемтосекундного лазерного излучения при филаментации в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 7. С. 574-579.
25. Couairon A., Berge L. Modeling the filamentation of ultra-short pulses in ionizing media // Phys. Plasm. 2000. V. 7, N 1. P. 193-209.
26. Kasparian J., Sauerbrey R., Chin S.L. The critical laser intensity of self-guided light filaments in air // Appl. Phys. B. 2000. V. 71. P. 877.
27. Ripoche J.F., Grillon G., Prade B.S., Franco M.A., Nibbering E.T.J., Lange H.R., Mysyrowicz A. Determination of the time dependence of n2 in air // Opt. Commun. 1997. V. 135, N 4-6. P. 310-314.
28. Liu W., Kosareva O.G., Golubtsov I.S., Iwasaki A., Becker A., Kandidov V.P., Chin S.L. Femtosecond laser pulse filamentation versus optical breakdown in H2O // Appl. Phys. B. 2003. V. 76. P. 215-229.
29. Fan C.H., Sun J., Longtin J.P. Breakdown threshold and localized electron density in water induced by ultrashort laser pulses // J. Appl. Phys. 2002. V. 91, N 4. P. 2530-2536.